卫星通信的通信体制.ppt

分析结果表明，因TWTA输入—输出特性非线性引起的互调产物，在三阶互调中(2f1-f2)和(f1+f2-f3)形式会落入频带内， 形成严重的互调干扰，产生波形失真或误码。同时，互调产物的幅度随载波数的增加而减小。 当载波数n＞4时，载波数n增加一倍，三阶互调干扰将减小 9 dB左右。而且，三阶互调干扰中(f1+ f2 -f3)形式的干扰比(2f1- f2 )形式的干扰约大 6 dB。五阶互调干扰与三阶互调干扰相比，当载波数目增加时将会显著减弱， 故可忽略不计。 2. 调幅—调相(AM/PM)转换引起的互调干扰 载波通过TWT慢波系统时要产生相移。注入的信号功率不同， 所产生的射频相移也不同。测试结果表明，射频相移是包络功率的函数。而当输入多载波时， 其合成信号包络必定会有幅度变化。这样，必然在每个载波中产生一附加相移，它随总输入功率变化而变化。在一定条件下，相位变化转化为频率变化， 即产生新的频率分量， 这就是所谓的AM/PM 转换。 与幅度非线性的影响一样，它可能形成对有用信号的干扰， 其中主要是三阶互调干扰。三阶互调的大小与输出有用信号之比和输入载波数n成正比，如n增加一倍，则载波与互调干扰之比改善 6 dB。 通常， 由幅度非线性和AM/PM转换引起的总互调， 可用幅度非线性产生的互调乘上一个大于1的系数来计算，该系数只与行波管放大器的工作点有关。 3. 减小互调干扰的方法 (1) 载波不等间隔排列。 当载波等间隔配置时， 互调产物会落在各个载波上形成严重干扰。因此，有人提出，在频带富裕的条件下，可以不等间隔地配置载波，让互调干扰产物落在有用载波带外。  (2) 对上行载波功率进行控制，合理选择行波管的工作点。 为了避免出现强信号抑制弱信号的现象，必须严格控制地球站发射的各载波功率，使其限制在允许范围内。为了使互调影响降到允许的程度，多载波工作的TWTA的工作点要从饱和点退回一定数值。 (3) 加能量扩散信号。在FDMA方式中，当FM多路电话线路负荷很轻(不通话或通话路数很少)时， 它们的载波频谱就会出现能量集中分布的高峰。这样，地球站和卫星转发器发射的调频载波就会对工作在相同频段的地面微波线路形成干扰。 同时， 在卫星转发器内会形成高电平的三阶和五阶互调干扰。 所以当通话路数减少，接近未调波时， 用适当的调制信号对载波予以附加调制，就能使互调干扰噪声广为扩散， 从而防止互调干扰噪声的增加。为此目的所加的调制信号就称为能量扩散信号。 2.3 时分多址(TDMA)方式 2.3.1 TDMA系统的工作原理和帧结构 在TDMA方式中，分配给各地球站的不再是一特定频率的载波，而是一个特定的时间间隔(简称时隙)。各地球站在定时同步系统的控制下，只能在指定的时隙内向卫星发射信号，而且时间上应互不重叠。在任何时刻转发器转发的仅是某一个地球站的信号，这就允许各站使用相同的载波频率，并且都可以利用转发器的整个带宽。 由于是单载波工作，不存在FDMA方式中的互调问题，因此允许TWTA工作在饱和状态，更有效地利用卫星功率和容量。 图 2.3 TDMA系统 (a) TDMA系统工作示意图； (b) 一种典型的帧结构 2.3.2 TDMA方式的系统效率 在TDMA方式中，通常把PCM数据信号占用的时间与帧周期之比值定义为系统的帧效率η。设各站分帧均等， 则由图 2.3(b)可知 (2.1) 式中，m为地球站(分帧)数，Tr为基准分帧长度。可见，Tr、Tp、 Tg、m一定时，Tf越长，效率越高。但分析表明, Tf增大到一定程度后，帧效率的改善不会超过10%。 2.3.3 TDMA方式的系统同步 1. 初始捕捉 所谓初始捕捉，是指地球站开始发射时，使其射频分帧准确地进入指定时隙的过程。对其要求是速度快、精度高、不干扰其它分帧、设备简单等。其实现方法有好几种，现仅以轨道预测法为例简单说明初始捕捉的一般概念。当地球站开始入网发射时，它以基准站发射的独特码为基准，再根据监控站提供的卫星轨道信息和本站的位置信息， 利用计算机预测卫星的位置—时间关系，并根据基准分帧与本站分帧的相对关系，定出发射时间。开始，先在本站分帧的中央位置只发射前置码，通过对基准时基与本站时基脉冲的比较，调整本站发射时间，逐步将本站分帧前置码移到预定的位置，进入锁定状态，然后即进入通信阶段。 上述过程也适用于临时失锁的重新捕捉。 2. 分帧同步 所谓分帧同步，是指完成初始捕捉，进入锁定后，保证稳态情况下分帧之间的正确时间关系，而不致造成相互重叠